[发明专利]一种具有交替多嵌段结构的3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-乙二醇含能共聚醚及其合成方法

说明书

本发明公开了一种具有交替多嵌段结构的3，3‑双叠氮甲基氧杂环丁烷‑乙二醇含能共聚醚及其合成方法，交替多嵌段的含能粘合剂结构式如(I)所示：其中，m＝1～4，n＝1～4，l＝1～4，k＝1～10，为整数。其合成过程包括以下步骤：以聚乙二醇(PEG)和3，3‑双叠氮甲基氧杂环丁烷均聚物(PBAMO)为原料，经过威廉姆森醚合成得到交替多嵌段的叠氮基类含能共聚醚。本合成方法简单，交替多嵌段的BAMO‑EG含能共聚醚具有可调节的微观序列结构，能够赋予推进剂较好的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种具有交替多嵌段结构的3，3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-乙二醇共聚醚及其合成方法，该化合物可作为固体推进剂的含能粘合剂，属于高分子材料技术领域。

背景技术

作为一种高氮含量的含能粘合剂，3，3-双叠氮甲基氧杂环丁烷均聚物(PBAMO)具有高能，相容性好且机械感度低等优点，能够极大的满足含能材料对能量的要求。然而，PBAMO 侧基的存在阻碍了主链的链旋转，提高粘合剂结晶度和玻璃化转变温度，从而使得固体推进剂不耐低温，在低温环境下韧性较差。

为了解决PBAMO低温脆化的问题，科研人员将柔性链引入叠氮基类含能粘合剂，来降低其玻璃化转变温度。Manser等人采用阳离子开环聚合法合成了BAMO-THF共聚物，发现引入第二种单体THF与BAMO共聚，破坏了PBAMO立构规整性，消除或减少了其结晶度，可作为火炸药的粘合剂。(Manser G E，Fletcher R W，Shaw G C.High energetic binders，Summary report to office of naval research[R].ONR N-0014-82-C-0800，1984.)Sreekumar等人采用大分子引发剂合成了PBAMO-GAP-PBAMO三嵌段共聚物，GAP作为软段与BAMO共聚合成共聚物是改善GAP均聚物力学性能的有效途径，因为软硬段之间的相分离能够提供给共聚物优异的力学性能，同时BAMO分子间也能形成三维物理交联网络结构。(Sreekumar P，Ang H G.Synthesis and thermal decomposition of GAP-Poly(BAMO)copolymer[J].Polymer degradation and Stability，2007，92：1365-1377.)Manser等人采用活性阳离子顺序聚合法合成了BAMO-AMMO-BAMO三嵌段共聚物。AMMO撞击感度低，热稳定性、机械性能和低温力学性能均优于GAP，因此用AMMO与BAMO共聚得到的BAMO-AMMO共聚物性能优良。国外已对BAMO.AMMO共聚物在发射药和推进剂中的应用进行了大量研究。(Manser G E，Fletcher R W.Energetic thermoplastic elestomer synthesis，thirdquarterly summary of progress on contract[R].ADA196885，1988.)聚乙二醇分子主链中含有大量醚键，分子链的柔顺性好，赋予了材料优异的低温特性。然而，环氧乙烷因其较易开环，难以和环氧丁烷类单体实现均匀共聚，目前尚未有研究针对BAMO-EG共聚醚进行探讨研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有交替多嵌段结构的3，3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-乙二醇共聚醚及其合成方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

以聚乙二醇(PEG)和3，3-双叠氮甲基氧杂环丁烷均聚物(PBAMO)为原料，KOH为催化剂，经过亲核取代反应得到交替多嵌段的叠氮基类含能粘合剂。本合成方法简单，得到的交替多嵌段BAMO-EG含能共聚醚，能够赋予推进剂较好的力学性能，其结构式如下：

具有交替多嵌段结构的BAMO-EG含能共聚醚，具体步骤如下：

步骤1，在一个装有磁力搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中，加入小分子量3，3- 双叠氮甲基氧杂环丁烷齐聚物、四氢呋喃和过量的氢氧化钾，回流搅拌反应，得到端醇钾/钠 3，3-双叠氮甲基氧杂环丁烷齐聚物；